Sziasztok!
Szeretnék egy olyan differenciál opamp kapcsolást csinálni, ahol van két 0-5V-os dc feszültség amiből az első egy mikrokontroller kimenetéből a második meg egy potival szabályzott feszültségből jön. Viszont a probléma az, hogy nincs rail-to-rail erősítőm csak hagyományos ami azt jelenti ugye hogy egy U_1 = U_2 = 5V szenárióban a kimenet közel sem lesz nulla (hanem mondjuk 1.4 V). Ezt próbálnám tehát úgy kiküszöbölni, hogy ketté osztok egy 24V-os vagy akár 12V-os tápegységet +-12V-ra szintén még egy opamp segítségével, ezzel létrehozva egy virtuális földet (Lásd első melléklet). Viszont fogalmam sincs, hogyan tudom ezt a virtuális földet az eredeti diff. opamp-el relatívan "hozzácsatolni". Voltak próbálkozások, például a nem-invertáló bemenetet a virtuális földre húztam (Lásd második melléklet), de például U_1 = 3V U_2 = 5V esetén a kimenet nem -2V volt hanem valami teljesen más (természetesen ezt a feszültséget úgyszintén a virtuális földhöz mértem).

Van valakinek valami ötlete?
Biztos elég egyszerű és csak én vagyok ebben eléggé tapasztalatlan.
Köszi előre is!

P.S. Természetesen az ellenállások a diff erősítőnél ugyanazok, tehát csak simán ki kéne vonnia az értékeket erősítés nélkül.

Kicsit zavaros az eleje..., és azt sem igazán értem, mire lenne jó az OPA tápfesz szabályozása?!
De, a lényeg.... A rail to rail és a normál közötti különbség, hogy az előbbi kimeneti szintje elérheti akár a táp lábak feszültségét is, de legalábbis többnyire min néhány tized Voltig megközelíti mindegyik. A normál az többnyire egyik irányban sem képes erre, ott 1-3V is benne maradhat. De egyáltalán nem biztos, hogy szimmetrikusan, van ahol egyik irányban képes elérni a tápfeszt, a másikban nem. Adatlapból kiderül ez pontosan...
Ugyanez igaz a bemenetekre is!
Remélem az R1=R2 és Rf=Rg ??!

Igen természetesen így van, ott áll amúgy a szövegnek a legvégén.

Teljesen tisztában vagyok mi a különbség a rail to rail és a normál között... Pont ezért nem lep meg, hogy pl 5-5 nem 0-át ad a kimeneten, hanem mondjuk csak 1,4V-ot.

Ezért akartam a feszültséget ketté osztani mondjuk +-12V-ra, hogyha ugyan ez az 5V-5V jel bele megy a diff. erősítőbe akkor a -12V miatt a két bementi feszültséget ki tudja rendesen vonni és 0V lehet a kimeneten.

Csak azt nem tudom, hogy ezt a feszültségosztót, hogy kössem rá a diff-re.

Remélem most már világos. Ennél jobban nem tudom körülírni sajnos.

Ha jól fogtam amit írtál, akkor szerintem jól gondolkodsz. Csak az a kérdés, hogy a mikrokontroller és a poti eredeti GND-jét hova kötötted az új táp kialakításnál. Ha összekötötted a virtuális földponttal, akkor jónak kellene lennie, feltéve ha a két táp (az eredeti 5V-os és az új 24 V-os) egymástól független. Ha nem független, pl. mindkettő védőföldelt, akkor zárlatot csináltál.

Ha a mikrokontroller GND-jét az új táp -12V pontjához kötötted, akkor másképp kell számolni.
A lényeg, hogy a műveleti erősítő bemeneti feszültségeit is a referencia ponthoz, vagyis a virtuális földhöz kell viszonyítani. Ha a virtuális föld +12V lett a mikrokontroller GND-jéhez képest, akkor a kimenet is eltolódik 12 V-tal, így 12+2 V lesz a kimenet az eredeti GND-hez képest.

Köszi a választ!
Most feladtad rendesen a leckét ezzel a válasszal

1. A mikrokontroller jelenleg egy lm3705-ös 5V feszültség szabályzóval van megtáplálva. Tehát a föld az neki jelenleg a +24V tápegység GND-je.

2. A feszkó ugye egy opamppel ketté van osztva 24V => +-12V és egy virtual GND

3. A diff erősítő +24V GND-re van kötve.

4. Az invertáló bemeneten a poti kozépső lába van kötve (24V GND a poti amúgy)

5. A nem invertáló bemenet rá van kötve a virtual GND-re.

Na ez így jelenleg nem működik megfelelően. A lényeg az, hogy valahogy 5V-5V 0-át adjon ki az outputon, hogy melyik GND-vel az nekem teljesen mind1.

Ha a bemenet nem rai to rail, és pl 0V körüli kivonandó feszültségeket kap, szerinted hogyan is működne jól ilyenkor?! Ugyanez igaz az 5v esetén is... A bemeneteken(lábakon) kialakuló fesznek benne kell lennie a bemeneti megengedett tartományban, máskülönben nem fog jól működni az OPA!
A virtuális föld kialakítása abból a szempontból javít a helyzeten, hogy a kimenet már biztosan bele fog férni az üzemi tartományba, és a bemenetnél is javul a helyzet mert 6 és 8.5V közötti fesz alakul ki, ami 3,5V tartalékot jelent 0V bemeneti fesz esetén is, tehát teljesül mindenhol a lineáris üzem feltétele!
Az ábráidon elvileg jól kötötted össze, a +12V-os virtuális földet az Rg ellenállásra kell kötni. Ekkor kimeneten 0V bemeneti szinteknél, +12V(a virtuális 0-át) kell mérned.

Nos, a műveleti erősítő a kimeneten a referencia ponthoz mérten fogja a feszültséget kiadni. Ha ezt eltolod a GND-hez képest, akkor a két bemenet különbségét is eltolva fogja kiadni. Hiszen az volt a cél, hogy a nem rail to rail műveleti erősítőd ki tudjon adni "0" kimenetet.
Ha a referencia feszültség az eredeti GND lenne, akkor próbálná az eredeti GND-t kiadni, ami szegénykének nem jön össze, mert csak 1 vagy 2 voltra tudja megközelíteni a tápot.

A virtuális földes megoldás esetén a kimenetről ki kellene vonni a virtuális föld feszültségét ahhoz, hogy a GND-hez lehessen mérni az eredményt. Csak ehhez megint egy rail-to-rail kimenetű opamp kellene, ami nincs. Ha nincs két független tápod (ha jól értettem), akkor esetleg egy zénerdiódás szinttolás ( a kimenetre egy zéner dióda egy soros ellenállással a GND-re) javíthat a helyzeten. Azonban abszolút 0 voltot ez sem biztos, hogy eredményez.

Igen, egyet értek sdrlabbal, csak sajnos én elég zavarosan tudok fogalmazni.

Zener diódás szinteltolás egy mérés esetén felejtős, a hőfokfüggés miatt alkalmatlan rá! Ellenben egy feszültségosztóval le lehet osztani a kimenet jelét, amitől az belefér a 0-5V-os ADC bemeneti tartományba. Onnantól kezdve némi matekkel kiszámolható pontosan és stabilan az eredmény.
Vagy talán még egy TL431-essel végzett szinteltolás is jó lehet...ott eleve be lehet állítani a pontos eltolás értékét, és relatíve hőkompenzált is....

Átgondoltam, és sajnos az eredeti problémát nem oldjuk meg a szinteltolással, csak a virtuális ground okozta feszültség eltolódást.
Ahogy te is írtad, a gond az, hogy a nem rail to rail műveleti erősítővel akarunk teljes feszültségtartományban mérni/erősíteni. Itt a megoldást a GND-től negatívabb és a +5 V-tól pozítívabb feszültség biztosítása jelentené a műveleti erősítő számára.

Ha csak egy tápforrásom van, én ilyenkor egy kb. 1500-2000 Ft árú izolált tápot használok negatív tápfeszültség előállítására, amiből van is a fiókomban. Azonban ha nem áll rendelkezésre a segítségkérőnek full rail-es opamp, akkor nyilván ez sincs kéznél. Így az eredeti probléma megoldására nincs jó ötletem.
Virtuális táp alkalmazásakor a virtuális táp kimenetének el kellene bírnia az egész mikrokontrolleres áramkört. Ekkor a műveleti erősítővel előállított virtuális feszültség lenne az egész mikrokontrolleres áramkör GND-je LM7805-tel, potival, mindennel. Így az eredeti táp nulla feszültsége az új GND-hez képest lenne a műveleti erősítő negatív tápfeszültsége. Ekkor már csak a pozitív tápfeszültségről kéne gondoskodni. Persze csak ha a referencia-feszültséget előállító opamp bírja a terhelést. Én inkább vennék egy rail-to-rail opampot.

Létre kell hozni a negatív tápfeszt, egy 300-400Ft-os kapcsolt kondis IC-vel:
PL:
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm828.pdf?ts=1749118380819&re...FLM828
Nem galvanikusan leválasztott, de arra nincs is szükség, ha jól értelmezem a feladatot.

Én úgy értelmeztem(nem első nekifutásra), hogy a két bemeneten 0-5V közötti feszültség különbséget szeretne mérni a kérdező! Ez maradéktalanul teljesül a 24V-ból létrehozott táp, valamint +12V virtuális föld esetén. "Csak" a kimeneti szint eltolást kell megoldani...
Mondjuk egy LM324,358, stb, elemes tápra kitalált IC-vel nem kell ennyi móka, elég +7-8V tápot előállítani neki, a virtuális földre nincs szükség. És ezek még elég kommerszek, csak akad a kérdezőnek is...

Még annyi sem kell hozzá! Mivel mikrovezérlő van, elég egy lábon négyszögjelet előállítani, majd egyenirányítani negatív fesznek. 2 dióda, és kondenzátor kell hozzá, és lesz min -3V fesz, ami elég szinte bármelyik kommersz OPA-nak már....

sdrlab: Tényleg, ez - a mikrokontrollerrel négyszögjelet diódával, kondenzátorral negatív tápfeszt létrehozva - ez jó ötlet. Csak arra kell vigyázni, hogy a kimenetet nehogy túlterheljük, max. kb 20 mA.
debe: A kapcsolt kondenzátoros áramkör sem rossz megoldás, sőt szerintem ezeket erre találták ki. Ha van otthon hozzá minden, akkor is kell hozzá egy kis NYÁK. A másik ötletnél a 2 db kondit és 2 db diódát rá lehet forrasztani a meglévő NYÁKra is, és nagyobb eséllyel vannak a fiókban.

Ha szigorúan kell a 0 V-os kimenet, akkor ezek még jobb megoldások, mint a rail to rail-es opamp, mert ott típustól függően mindig marad 0,1-0,3V.

Ha leírtad volna mire is kell ez az egész, akkor talán jobb ötleteket is lehetett volna mondani. Így viszont csak annyi a kérdés, hogy nem lenne egyszerűbb venni hozzá, egy rail to rail, be és kimenetű opampot? Pl. MCP6001